基于模型的汽车防抱死系统（ABS）故障诊断研究

发布时间：2020-05-23 21:01

【摘要】：汽车防抱死系统(ABS)是一种汽车安全系统,它让汽车的车轮在制动时保持与地面的牵引接触,防止车轮锁死并避免车辆失控打滑。它的功能性和可靠性将直接影响汽车的安全驾驶。因此,对ABS的故障诊断技术进行研究,能全面地评估ABS的工作状态,快速诊断出故障,更能够对其可能出现的潜在故障进行预判,对于提高整车安全可靠性有着重要的理论意义和实际价值。本文引入基于模型的结构分析法(SA)故障诊断理论,对ABS的故障进行分析,并设计出鲁棒性较好的残差验证基于结构分析法故障诊断理论的有效性。具体研究包括:(1)基于ABS的基本结构与功能,利用故障模式、影响及危害性分析(FMECA)技术对ABS的所有故障进行分析和评估,以获得其关键故障。首先使用故障模式及影响分析(FMEA)方法对ABS的故障模式、故障影响以及故障产生的原因进行归纳总结,研究各个故障的故障严酷度等级和故障发生概率,再绘制ABS的危害性矩阵图对系统进行危害性分析(CA),得到ABS的关键故障。(2)基于现有成熟的ABS数学模型和汽车动力学模型,利用已获得的ABS关键故障,并将这些关键故障参数化,建立ABS的初始故障模型;利用结构分析法故障诊断理论,对ABS初始模型实施DM分解,分析ABS初始模型对于关键故障的可检测性(FD)与可隔离性(FI);为了提高其故障可诊断能力,研究ABS传感器的配置方案,通过SA对设计的各类传感器配置方案反复进行DM分解,获得其故障的可检测性和可隔离性能力,得出最优的传感器配置方案。(3)优化ABS初始故障模型,得到新模型。利用SA进行故障诊断分析,获取系统模型的FD与FI结果,并获得最优传感器配置方案后的ABS故障模型。利用结构最小超定方程集(MSO sets),生成四组残差,完成FDI系统设计,并在Simulink中建立ABS的FDI仿真模型,通过设定四个关键故障类型和发生时间,以及固定的阈值,以残差是否超过设定的阈值为判断条件,判断故障是否发生。将诊断结果与预先设置的故障对比,验证基于结构分析法的故障诊断系统在ABS上应用的可行性与有效性。
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U472

【参考文献】